Автоматическая межпланетная станция "Фобос-грунт" предназначена для доставки образцов грунта естественного спутника Марса Фобоса на Землю в целях изучения его в лабораторных условиях, а также для исследования малой планеты в качестве небесного тела (для чего будет проведено, в частности, картирование его поверхности и уточнение его размеров и формы). Помимо этого, предполагается проведение ряда исследований поверхности Фобоса и в месте посадки (на предмет уточнения минералогического и элементного состава, содержания летучих компонент, микроструктуры и физических свойств), а также исследование плазменного-пылевого окружения самого Марса.
Сам Фобос, согласно классификации тел Солнечной системы, является малым телом и одним из двух (наравне с Деймосом) спутников Марса. Фобос имеет неправильную форму, которая может быть приблизительно охарактеризована как эллипсоид размером 13,3 х 11,1 х 9,3 км. Фобос движется вокруг Марса по почти круговой орбите с радиусом в 9378 км. Вместе с тем, высота орбиты спутника медленно меняется, в течение каждых 100 лет сокращаясь на 9 м. Согласно расчетам специалистов, через несколько десятков миллионов лет Фобос неминуемо упадет на Марс.
Фобос представляет немалый интерес в качестве объекта исследований. Крайне малые размеры планеты практически исключают внутренний нагрев содержащихся в ее веществе радиоактивных элементов, а также какую бы то ни было тектоническую активность, в силу чего это вещество представляет собой исходный материал протопланетного облака (из которого и образовались планеты Солнечной системы). Постоянное (и не встречающее сопротивления в силу отсутствия атмосферы) воздействие таких внешних факторов, как космические излучения, солнечный ветер, метеориты и т.п., значительно модифицирует внешний слой грунта малых планет - реголит. Таким образом, исследования реголита может дать ценную информацию о ранних этапах образования тел Солнечной системы, происхождении и эволюции планет, в том числе и Земли.